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医院手术室暖通空调与室内热状况
摘要：
医院手术室(OR)需要高效的暖通空调装置，以确保患者和医务人员对室内环境条件的高要求。本文回顾了有关医院暖通空调装置的设计、安装、调试、运行和维护、室内热状况等方面的标准和指南，总结了希腊10家主要医院室内热状况短期监测的实测数据、审计结果和主要特点。实测室内温度为14~29.8℃，相对湿度为13~80%。
每小时换气次数为3.2~58。常见的问题有：室内空气交换不足，室内热状况控制不好，影响通风系统运行的空间工效学差，技术设施维护不力，技术部门人手不足等。然而，在不牺牲舒适性和病人护理或服务的整体质量的情况下，仍然存在节约能源的机会。
关键词：医院手术室，暖通空调，室内热状况，审计
一、介绍
医院和医疗大楼是最复杂的室内设施之一，拥有的室内空间和功能具有许多不同的最终用途。特别是，要求最高的独立室内区域是医院手术室(套房)，其中包括手术室(OR)或外科手术室、其相互连接的走廊和辅助工作区。手术室的室内环境质量(IEQ)，包括热、视、声舒适性和室内空气质量，影响着在这些环境中工作的医务人员的工作条件、幸福感、安全和健康。约有50%的医生在手术室工作，担任外科医生或肩负其他职责(例如麻醉师)，而约有10%的医护人员亦在手术室工作。暖气、通风及空调装置可控制室内空气质量和无菌情况，并确保外科医生和医护人员(当然还有病人)在健康、安全和合适的室内热环境(即温度、湿度、空气质素和气流)下工作。
手术室内的空气必须是无菌的，温度和湿度保持合理恒定，并且流速相对较低，以避免促进微生物再循环和可能扰乱手术过程的气流和漩涡。通风率表示为通过空间的体积空气流量除以空间体积，例如每小时换气次数(ACH)。通过对空间的暖通空调设备、照明系统等机电设备进行合理的设计、安装、运行和维护，才能满足预期的条件。
由于其苛刻的室内条件，手术室构成了医疗机构中最昂贵的部分，要求进行有效的管理，达到总成本的33%。
第一个记录在案的外科设施可以追溯到公元前500年。新奥尔良已经成为高科技医院，拥有自动控制来调整室内热和视觉环境条件、室内空气质量(例如适当的空气循环、清洁的空气供应和室内污染物的排放)，甚至配备了温度和湿度显示器，以及提醒医务人员的决策支持工具。另一方面，大量现有的运营商面临着暖通空调装置老化的严重问题，有时甚至是幸运的基础服务。
手术室可以被认为是一个干净的空间，强调控制特定类型的污染，而不是存在的颗粒物的数量。空气中颗粒物清洁度水平是通过参考每立方米空气中允许的最大颗粒物数量指定的类别编号来区分的。根据国际标准化组织(ISO)的空气洁净度分类[4]，有9个级别，从1级到9级。手术室应至少为ISO 7级(以前根据美国联邦标准209E，“洁净室和洁净区空气中的颗粒物清洁度等级”(1992)，洁净度为10，000级），是指每立方米空气中含有小于352，000个直径0.5 mm的颗粒物的大气环境。对于ISO 8级(以前为100，000级)，大气环境中含有的颗粒物小于3，520，000个，颗粒物为0.5毫米/立方米。大多数国家标准已经或正在修改，以与ISO标准保持一致。
在建筑业中，医院的单位建筑面积能耗最高。能耗高是由于空间采暖、制冷和通风负荷高，大部分设施连续24小时运行，医疗设备数量多所致。从20世纪90年代初希腊医疗保健建筑的能源审计活动中，年平均总能耗报告为407千瓦时/平方米。在另一项全国调查中，年总能耗报告为371.5千瓦时/平方米。本文报道的雅典10家医院的最新数据显示，年均总能耗约为426千瓦时/平方米。
不同设施之间的能源消耗可能会有很大差异，这主要是由于暖通空调装置的不同；大多数希腊医院没有完全安装空调(中央暖通空调主要用于新医院)。例如，全空调医院每年的能耗可能接近700千瓦时/平方米。英国国家医疗服务体系(NHS)发起了一项努力，在本十年内将一次能源消耗降低15%，并消除至少1500万公斤碳当量的排放，并公布了最佳实践的基准值。因此，英国的医疗机构每年都会接受审计，以监控能源表现。目标是将所有现有建筑物改善到53GJ/100立方米的水平。至于良好做法的基准(或约lt;445千瓦时/平方米)及典型总能源消耗量的基准，则为66GJ/100立方米(或约lt;550千瓦时/平方米)，而新楼宇则须达到低于55GJ/100立方米(或约lt;459千瓦时/平方米)的基准。
医院设施经理正在亲身体验能源运营成本上涨。根据最近对美国医院设施经理的一项调查，超过90%的受访者报告能源成本比前一年有所上涨，超过一半的受访者表示能源成本以两位数的百分比上涨。93%的受访者报告说，他们将在未来3年的建筑/翻新项目中实施节能倡议。
虽然医院对建造和维护绿色建筑越来越感兴趣，但只有少数医院深度参与其中。例如，在美国，全国共有约450座建筑已注册通过能源与环境设计领导倡议(LEED)的认证，其中只有7座是医疗机构。希腊塞萨洛尼基的Papageorgiou教学医院是一个有环保意识的设计的典范，该设计包括：提供更好的小气候条件和舒适性的室外空间，尽可能利用日光以改善和健康采光条件，并减少能源消耗；有效的太阳能控制以减少直接太阳能获取和冷负荷，同时允许适当的采光；增加隔热材料以减少热负荷和冷负荷；在各种空间使用吊扇作为混合冷却系统、适当的自然通风和完善的建筑服务节能系统。拥有600张床位(7万平方米)的医院年能耗为156千瓦时/平方米，比希腊普通医院低约35%。
本文主要研究空调房间的室内热状况，包括温度、湿度和通风，提供一般的暖通空调设计指南。它还总结了对10家希腊医院的20个手术室的调查结果，其中包括对暖通空调装置的审计，以及对手术室室内热状况的补充测量。
二、总体设计
手术室设计已经响应了外科需求和实践的变化。医院内科诊所的大小和数目，视乎设施的总面积、病床数目和医疗类别而定。通常情况下，希腊医院的手术室数量约占医院床位总数的2.5%，尽管它强烈依赖于医院的功能。希腊手术室的大小至少为25平方米，而对于需要使用几种医疗设备的手术，手术室的大小可能达到75平方米；对于小型化脓性手术，大小可能更小，降至10平方米。手术室设施的典型布局包括主手术室区域、接待病人区域、麻醉室、无菌材料室(衣服、工具等)、手术室、恢复室和辅助空间(例如，员工更衣室、储物区)。一条走廊将化粪池和无菌区域分开。
适当的空间布局必须将手术室与其他二次使用空间(如办公室、储藏室、更衣室等)的直接通信隔离开来。以确保无菌条件，并将微生物迁移的风险降至最低。设计良好的空间布局可以最大限度地减少或者提高员工的绩效。
常见的OR设计问题包括：
- 空间可获得性：几个业务实体的特点是缺乏空间可获得性和规模较小。现有医院为满足增加门诊服务能力的需要，通常会进行翻新工程，只会缩减诊所的面积和空间，以增加诊所的数目。即使是新的设施有时也有最小的尺寸。这为医务人员创造了不利的工作条件，并构成了常见的员工投诉。
- 空间功能：一些手术室包括功能不适当的空间(例如消毒室)，这些空间可能会不必要地与化学物质、粒子、蒸气等一起影响室内空气质量，因此可以移到室外。因此，具有这类功能的空间应移至医院的另一个部分，只要足够相邻的位置有助于有效地支持手术室的功能。然后，腾出的空间可以用来满足其他需求。
- 二次使用空间：可用于储存医疗用品和无菌设备和器械的空间对于该设施的正常运作至关重要。否则，在主手术室区域内放置医疗用品和其他设备的储物柜会减少可用的自由空间，尽管手术室可能有必要的尺寸。此外，这些物体可能构成健康和安全风险，因为它们可能构成污染源，特别是当它们老化和没有得到适当维护的时候。化粪池和无菌空间应该位于不同的楼层，以最大限度地减少污染风险。
一般来说，病原微生物不容易粘附在墙壁或天花板上，除非表面变得潮湿、粘稠或受损。几乎没有证据表明墙壁和天花板是主要的潜在传染源。墙面覆盖物应该是防流体的，并且容易清洁，特别是在可能会接触血液或体液的地方，比如手术室。水暖装置周围的填充物应该平滑和防水。此外，管道穿透和接头应严密密封。在高危地区应避免使用吸音瓷砖，因为它们在潮湿时可能会支持微生物生长。假天花板可能藏有灰尘和害虫，如果受到干扰，可能会污染环境。因此，除非充分密封，否则应避免使用。理想情况下，墙壁和天花板应该有一个平滑的、不透水的表面，便于清洁，并将积尘的可能性降至最低。
三、室内条件
手术室通常是医院中保持无菌条件和良好的热、视觉和听觉条件的最苛刻的区域。除了像大多数工作环境一样，确保适当的工作条件是一个令人担忧的问题外，可能会遇到的另一个严重问题是手术部位感染(SSI)，这可能涉及患者和卫生保健专业人员，他们可能因为在职业生涯中长期暴露而面临风险。
手术部位感染是手术的主要并发症。虽然自19世纪60年代现代杀菌外科手术开始以来，手术方法已经有所改进，但美国每年约有70万名患者患有SSI。来自美国的数据显示，这些SSI病例的额外医疗保健的直接成本每年至少为35亿美元。全部成本，包括离开工作的时间、退化的生活方式、痛苦和死亡，肯定要高得多，需要每个相关行业的关注。
总之，医院获得性感染导致高昂的运营成本，甚至造成生命损失。根据疾病控制中心(CDC)的数据，它们现在是美国第四大死因，每年超过10万人死亡，仅次于心脏病、癌症和中风。大多数医院感染可以通过适当的暖通空调装置的工程设计和维护来预防，这可能有助于降低医疗专业人员和患者的风险。
感染受到几个因素的影响，包括手术类型和手术环境，通风或空调系统，无菌，无菌用品和设备，甚至医院及其周围的建筑工程。
3.1.温度
室内空气温度必须保持在推荐的范围内，以确保可接受的条件。
室内空气温度必须在空间内均匀。在手术室中，必须特别小心考虑不同的内部负荷(例如手术灯)，适当设计空调供气和排气口以及供气气流的温度。
根据国际规定和标准，理想的室内空气温度通常为20-24.8摄氏度(表1)。当病人的舒适性和/或医疗条件需要这些条件时，使用较低或较高的温度是可以接受的。例如，对于专门的手术，如心脏手术，室内空气温度可能设定在17.8摄氏度以下；另一方面，儿科手术通常要求更高的室内空气温度，因为儿童对较低的温度更敏感。无论如何，较高的室内空气温度可能会引起不适，并为细菌提供更有利的生长条件或减轻患者的病情。
实际上，不可能为所有居住者提供100%可接受的室内热条件。同样地，在手术室工作的医护人员可能会因活动程度不同，甚至在手术室内的工作位置不同，而对当时的室内环境有不同的看法。一般来说，外科医生的感觉往往是从“微热”到“温暖”。调节性出汗也经常出现。相比之下，麻醉师和护士则经历了从“微凉到寒冷”的热感。
对于低于21.8C的温度尤其如此，这主要是因为隔热程度较低。这与其他研究是一致的，在这些研究中，麻醉药(23-24.8C)、护士(22-24.58℃)和外科医生(18-19 8C)报告了较好的热舒适条件。对于病人来说，推荐的气温范围在24到26.8摄氏度之间。
医用服装将直接影响人员的热舒适状况。外科手术洗涤服通常由手术室人员穿着，以控制空气传播，尽管没有科学数据支持这一做法作为防止感染传播的手段。外科团队在手术期间出于保护原因(即艾滋病)而使用的较重的长袍要求可能要求室内温度降至18.8摄氏度或更低。
最后，手术灯对手术人员的不对称热辐射是热不适的潜在来源。从手术灯发出的热辐射，导致手术台上方的辐射不对称性为6至7.8摄氏度，地板上的辐射不对称性为10至12.8摄氏度(高度为1.1米)，与室内空气温度无关。
3.2.湿度
空气湿度必须保持在可接受的水平，因为它与空间卫生和热舒适条件密切相关。湿度控制通常是通过使用适当的设备和控制来处理通风空气以降低(除湿)或增加(增湿)其含水量来实现的。使用经验法则(例如54L/(S·KW))或传统的纯温度设计方法通常会导致系统无法满足严格的室内手术要求。因此，各种暖通空调系统配置可以通过提供所需的送风条件来实现手术室的温度和湿度目标，而不会浪费能源。
高湿度有利于细菌的生长和转移，这些细菌很容易在水分子上传播到空气中。高湿度会导致热不适。通风要求影响湿度控制。根据气候条件的不同，额外的通风可能会比显性冷却增加更多的除湿负荷，从而对暖通空调设备施加不成比例的需求。低湿度(干燥空气)有利于血液凝固，这在手术中是不可取的。此外，水分可以被吸收到可能支持微生物生长的管道衬里和建筑材料中。由于手术室大量使用电气设备，低湿度水平可能会导致医疗设备和表面上的静电问题。此外，这甚至可能构成火灾危险，因为环境中可能存在易燃气体。
根据国际法规和标准，建议的室内相对湿度水平为30-60%(表1)。
大多数法规规定，在可能使用易燃麻醉剂气体的地方，经常使用挥发性液体，为了防止静电积累，应将湿度保持在60%左右。加湿可能是必要的，以增加冬季经常遇到的低湿度水平。必须特别注意加湿，以确保细菌不会通过通风系统传播到手术室，因为加湿器可能为细菌生长提供有利的环境。适当的维护和清洁做法将把这类风险降至最低。
加湿最好的方法是提供干蒸汽。暖通空调系统中的冷水加湿器必须连接到家用水源，并配备排水管以排出水。不应该使用独立的控制台类型的加湿器，因为这些系统中的水很快就会被微生物污染，并与军团病的爆发有关，因此不应该使用循环水进行加湿。
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